Τις διακυμάνσεις θερμοκρασίας εκμεταλλεύεται τεχνολογία που αναπτύχθηκε στο ΜΙΤ, προκειμένου να παράγει ηλεκτρισμό, παράγοντας, στην ουσία, ηλεκτρισμό από τον αέρα.
Γενικότερα, οι θερμοηλεκτρικές συσκευές, που παράγουν ενέργεια όταν η μια πλευρά τους είναι σε διαφορετική θερμοκρασία από την άλλη, έχουν αποτελέσει αντικείμενο πολλών ερευνών μέσα στα τελευταία χρόνια. Όπως σημειώνει το MIT News, μια ομάδα στο ΜΙΤ ανακάλυψε έναν πρωτοποριακό τρόπο μετατροπής των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας σε ηλεκτρική ενέργεια, μόνο που, αντί να απαιτούνται δύο θερμοκρασίες την ίδια στιγμή, το σύστημα αυτό εκμεταλλεύεται τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο περιβάλλον οι οποίες λαμβάνουν χώρα κατά τον κύκλο ημέρας- νύχτας.
Το σύστημα αυτό, στο οποίο δόθηκε το όνομα θερμικό αντηχείο (thermal resonator) θα μπορούσε να επιτρέψει τη συνεχή, μακροχρόνια λειτουργία συσκευών που λειτουργούν σε απομακρυσμένες τοποθεσίες, χωρίς να απαιτούνται άλλες πηγές ενέργειας ή μπαταρίες.
MELANIE GONICK
Η έρευνα παρουσιάστηκε στο Nature Communications, σε paper από τον τελειόφοιτο φοιτητή Αντόν Κοτρίλ, τον καθηγητή Χημικών Μηχανικών Μάικλ Στράνο και άλλα επτά άτομα από το Τμήμα Χημικών Μηχανικών του ΜΙΤ.
«Φτιάξαμε το πρώτο θερμικό αντηχείο. Είναι κάτι που μπορεί να κάθεται σε ένα γραφείο και να παράγει ενέργεια φαινομενικά από το τίποτα. Όλοι περιβαλλόμαστε από διακυμάνσεις θερμοκρασίας όλων των διαφορετικών συχνοτήτων συνέχεια. Αυτές είναι μια πηγή αστείρευτης ενέργειας».
Αν και τα επίπεδα ενέργειας που παράγονται από το νέο σύστημα μέχρι τώρα είναι μέτρια, το πλεονέκτημα είναι πως δεν απαιτείται απευθείας ηλιακό φως, καθώς παράγει ενέργεια χάρη στις αλλαγές του περιβάλλοντος, ακόμα και υπό σκιά. Αυτό σημαίνει πως δεν επηρεάζεται από τα σύννεφα, τον αέρα κ.α., και μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε αυτό είναι βολικό, όπως υπογραμμίζουν οι ερευνητές.
Οι δημιουργοί της τεχνολογίας αυτής συνειδητοποίησαν ότι για να επιτύχουν αυτό που ήθελαν χρειάζονταν ένα υλικό το οποίο παρουσιάζει υψηλές επιδόσεις ως προς την προσέλκυση ή απελευθέρωση θερμότητας από το περιβάλλον του. Τα περισσότερα υλικά είναι καλά στο ένα από τα δύο- για αυτό δημιούργησαν έναν συνδυασμό υλικών: Η βασική δομή είναι ένας μεταλλικός αφρός από χαλκό ή νικέλιο, που καλύπτεται με ένα στρώμα γραφενίου. Στη συνέχεια εφαρμόζεται ένα είδος κεριού (δεκαοκτάνιο), που μεταβάλλεται μεταξύ στερεού και υγρού εντός ενός συγκεκριμένου εύρος θερμοκρασιών. Δοκιμές σε ένα δείγμα υλικού έδειξαν πως, απλά και μόνο αντιδρώντας σε μια μεταβολή θερμοκρασίας 10 βαθμών Κελσίου μεταξύ της ημέρας και της νύχτας, η μικροποσότητα του υλικού σημείωνε παραγωγή επαρκούς ενέργειας για την τροφοδοσία μικρών περιβαλλοντικών αισθητήρων ή συστημάτων επικοινωνίας.
Στην ουσία, εξηγεί ο Στράνο, η μία πλευρά της συσκευής συλλέγει θερμότητα, την οποία εκπέμπει αργά στην άλλη. Η μία πλευρά βρίσκεται πάντα πίσω από την άλλη καθώς το σύστημα προσπαθεί να φτάσει σε ισορροπία. Η διαρκής αυτή διαφορά ανάμεσα στις δύο πλευρές μπορεί να αξιοποιείται μέσω συμβατικής κατά τα άλλα θερμοηλεκτρικής τεχνολογίας.
Γενικότερα, οι θερμοηλεκτρικές συσκευές, που παράγουν ενέργεια όταν η μια πλευρά τους είναι σε διαφορετική θερμοκρασία από την άλλη, έχουν αποτελέσει αντικείμενο πολλών ερευνών μέσα στα τελευταία χρόνια. Όπως σημειώνει το MIT News, μια ομάδα στο ΜΙΤ ανακάλυψε έναν πρωτοποριακό τρόπο μετατροπής των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας σε ηλεκτρική ενέργεια, μόνο που, αντί να απαιτούνται δύο θερμοκρασίες την ίδια στιγμή, το σύστημα αυτό εκμεταλλεύεται τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο περιβάλλον οι οποίες λαμβάνουν χώρα κατά τον κύκλο ημέρας- νύχτας.
Το σύστημα αυτό, στο οποίο δόθηκε το όνομα θερμικό αντηχείο (thermal resonator) θα μπορούσε να επιτρέψει τη συνεχή, μακροχρόνια λειτουργία συσκευών που λειτουργούν σε απομακρυσμένες τοποθεσίες, χωρίς να απαιτούνται άλλες πηγές ενέργειας ή μπαταρίες.
MELANIE GONICK
Η έρευνα παρουσιάστηκε στο Nature Communications, σε paper από τον τελειόφοιτο φοιτητή Αντόν Κοτρίλ, τον καθηγητή Χημικών Μηχανικών Μάικλ Στράνο και άλλα επτά άτομα από το Τμήμα Χημικών Μηχανικών του ΜΙΤ.
«Φτιάξαμε το πρώτο θερμικό αντηχείο. Είναι κάτι που μπορεί να κάθεται σε ένα γραφείο και να παράγει ενέργεια φαινομενικά από το τίποτα. Όλοι περιβαλλόμαστε από διακυμάνσεις θερμοκρασίας όλων των διαφορετικών συχνοτήτων συνέχεια. Αυτές είναι μια πηγή αστείρευτης ενέργειας».
Αν και τα επίπεδα ενέργειας που παράγονται από το νέο σύστημα μέχρι τώρα είναι μέτρια, το πλεονέκτημα είναι πως δεν απαιτείται απευθείας ηλιακό φως, καθώς παράγει ενέργεια χάρη στις αλλαγές του περιβάλλοντος, ακόμα και υπό σκιά. Αυτό σημαίνει πως δεν επηρεάζεται από τα σύννεφα, τον αέρα κ.α., και μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε αυτό είναι βολικό, όπως υπογραμμίζουν οι ερευνητές.
Οι δημιουργοί της τεχνολογίας αυτής συνειδητοποίησαν ότι για να επιτύχουν αυτό που ήθελαν χρειάζονταν ένα υλικό το οποίο παρουσιάζει υψηλές επιδόσεις ως προς την προσέλκυση ή απελευθέρωση θερμότητας από το περιβάλλον του. Τα περισσότερα υλικά είναι καλά στο ένα από τα δύο- για αυτό δημιούργησαν έναν συνδυασμό υλικών: Η βασική δομή είναι ένας μεταλλικός αφρός από χαλκό ή νικέλιο, που καλύπτεται με ένα στρώμα γραφενίου. Στη συνέχεια εφαρμόζεται ένα είδος κεριού (δεκαοκτάνιο), που μεταβάλλεται μεταξύ στερεού και υγρού εντός ενός συγκεκριμένου εύρος θερμοκρασιών. Δοκιμές σε ένα δείγμα υλικού έδειξαν πως, απλά και μόνο αντιδρώντας σε μια μεταβολή θερμοκρασίας 10 βαθμών Κελσίου μεταξύ της ημέρας και της νύχτας, η μικροποσότητα του υλικού σημείωνε παραγωγή επαρκούς ενέργειας για την τροφοδοσία μικρών περιβαλλοντικών αισθητήρων ή συστημάτων επικοινωνίας.
Στην ουσία, εξηγεί ο Στράνο, η μία πλευρά της συσκευής συλλέγει θερμότητα, την οποία εκπέμπει αργά στην άλλη. Η μία πλευρά βρίσκεται πάντα πίσω από την άλλη καθώς το σύστημα προσπαθεί να φτάσει σε ισορροπία. Η διαρκής αυτή διαφορά ανάμεσα στις δύο πλευρές μπορεί να αξιοποιείται μέσω συμβατικής κατά τα άλλα θερμοηλεκτρικής τεχνολογίας.
